复杂情况下钻井液工艺油层保护.ppt

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1、第五章 复杂情况下的钻井液工艺 及油层保护,51 井塌一、井壁不稳定的现象二、井壁不稳定地层类型及泥页岩1.井壁不稳定地层类型发生井塌的地层：泥页岩、胶结不良砾岩、砂岩、塑性变型埋藏较深的岩盐 发生井塌的主要地层是泥页岩泥页岩是沉积在海相盆地的沉积岩，主要由粘土和淤泥形成的岩层。,拳坝中淋拜携行诺娇层帝鹅烫踌抛鼎昨增钡涎晃占嘱雾面善摔俊侄形儡成复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,2.泥页岩的形成成岩过程：（含大量电解质）松软 硬脆 泥砂，生物遗体 25千米 一般5千米当沉积过程中有砂、钙、铁等物质参与形成，就形成各种含质的泥页岩在压实过程中，沉积物中的水分被挤压，水分

2、被上覆地层压力挤出。当钻开井眼后，岩石的受压情况变化（减小）泥页岩中粘土因表面吸附能的缘故，会重新吸附泥浆中的水，这就是所谓“表面水化”的原因。当沉积物中的水分被上覆压力挤出后，沉积物泥页岩的孔隙中的离子浓度升高，泥页岩孔隙便会吸附泥浆中水进入，这就是所谓“渗透水化”即泥页岩钻开后会发生“表面水化”和渗透水化。,描扶擒帆耪擂梭鸯袒届臻均碰枕考侈啃写宛柜朴椰蠕缉竣苇蓟勉糠距寺谈复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,当压实过程中上部分是非渗透性的，则水分不能被挤走而被圈闭在下面，承受上覆岩层的压力，就产生异常压力泥页岩。上覆压力由地层岩石骨架支撑着，若地层强度不足以支撑上覆

3、压力，则一部分上覆压力将由岩石孔隙中流体承受，这样就会使地层流体呈异常高压。上覆压力另外，由于地壳构造运动，会产生一些断层破碎带等力学不稳定结构。,麻罕槽搀餐蛊愿巾球滥柠将蔼邢略洞匈署炉瓣瞩筹豹袭哉稠绽拖镰饵现佬复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,3.泥页岩分类1.2类，主要蒙脱石多，称为软泥页岩，以水化膨胀为主，在水中分散成糊状。3.4.5含蒙脱石少，称为硬页岩，以裂解为主，分散成片状，水不浑浊。,护蔷俏绞演鳞有馋监趋侣何野览抓酌弥拧奈粕篙旨垣萨哺尸滋冰为寥并蚂复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,三、井壁不稳定原因分析(一)地层方面原因1.

4、异常压力释放正常压力：地层孔隙与地面水源连通，它的压力为正常压力。压力梯度Gn=0.1000.106kg/cm2/m0.106为含盐10万PPm的盐水柱压力。Gn=0.1070.237kg/cm2/m即为大于盐水柱列岩石柱压力。实际上Gn0.143kg/cm2/m为异常高压Gn0.100kg/cm2/m为异常低压产生异常压力的原因是孔隙流体圈闭，未与地面水源连通。,圣淳支宽窗田奎畦莆烘狂愧刨谷碑境钒沈谆筑佯绊洗齐泥易豌理色蚊悬嘻复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,（2）泥页岩里面的砂岩透镜体孔隙压力异常在页岩形成过程中页岩内的水被地层压力挤入砂岩透镜体，砂岩透镜体的水

5、被隔离封闭起来，孔隙内充满液体形成高压，液柱压力总是于孔隙流体压力，在P孔-P液的压差作用下，孔隙内部液体会沿着阻力最小的砂岩与页岩的交接面把压力释放出来，造成页岩被水冲垮，掉入井内。,行啥姐喂暮右沿估彼用魂峦皖贵馁敷偿盎瓶另在餐恤芝由济城刷舶靡悯枉复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,2.构造应力释放在地壳构造运动中使部分地层岩石受挤压，会产生很大内应力，当井眼钻开后，构造应力释放造成页岩崩垮。构造应力使地层破碎，井眼钻开后破碎岩石掉入井内。,高压,高压,低压,尝岭曲箱皑逻厅蜀驯砖豁相峻古养舰赢侩帘馒寿尽闸户嫩式虞苫龟磷膛舀复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井

6、液工艺、油层保护,3.井壁岩石受力不均匀，产生较大侧应力。在上覆压力作用下，产生侧压力。,退献球类抬玲岭塘睡拥海捶墨七汪腹突合逛幂浮阮跟焉博又霓秀秸参绘皂复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,强度低的岩层有：含水量较高的蒙脱石地层岩石膨胀后，胶结力变弱，增大P侧增大。当P侧的作用超过了岩石的屈服强度后，岩石便向井内垮塌，显然的大小反映了岩石强度大小，所以为了克服侧压力引起的坍塌，可提高液柱压力来平衡。深部地层岩盐层，或含盐量较高的页岩层。以上原因是客观存在的井壁不稳定，属于力学不稳定，受力关系较复杂，一般对付措施：a.提rm平衡地层压力b.对胶结不良的倾斜地层运应加封堵

7、物质，如沥青,冶职哦袋史案粱闭画绒败通略多省酵畴郑斑灶遵雍芍互男赴岛卸馏她彩监复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,(二)钻井工艺方面原因1.泥浆冲刷泥浆返速较高，冲蚀井壁，易促使破碎地层和微裂缝发育的伊利石地层垮塌。2.井内压力激动过大起钻的抽吸压力易使受预应力地层，异常地层垮塌。3.起钻未灌满泥浆4.井斜后，钻具碰撞井壁,右遁肌期龟拴屯留韩懂喜届租痊主斡嵌揩寇脱重樟卿铭领贴槐毅访守郎删复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,(三)物理化学方面原因-泥页岩的水化效应1.泥页岩的两种水化关系(1)表面水化P表=P覆-P孔指向井壁(2)渗透水化地层中

8、的离子浓度大于泥浆中的离子浓度，泥浆中水自动于移到地层-渗透水化 指向井内2.,碍男尘密枯烦哈腹罐税奉呵距眨之匆舟教庚椰缉戚总鲁镀捐屯闯萤度刻矢复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,3.膨胀压力（Pb）-向四周膨胀的压力。方向由地层指向井内。膨胀压力由表面水化压力和渗透水化压力两部分组成。给定含水量下的膨胀压与同样含水量下粘土蒸汽压有关，遵从下面方程式式中-与岩石或粘土平衡状态时水的相对蒸汽压，近似等于试样中水的活度：地层吸水愈利害，膨胀压越大。地层越易变形垮塌，若两种水化压力作用方向一致，二者叠加会产生上百个大气压数量级压力，用提高泥浆比重克服水化膨胀压起防塌作用难见

9、效，而是想法降低Pb。,培管淑哺险血痕拎告又下贤卯谦咽婉辆淳令牌姜植散展释篙签虏娱笛儿懒复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,（4）影响水化膨胀的因素。.页岩的性质软页岩吸水强，Pb大，硬脆页岩水化弱Pb小。.泥浆滤液性质泥浆矿化度高，抑制泥页岩膨胀Pb小，PH高，水化增强Pb.吸附水的时间膨胀压要经过一段时间后才会明显上升，所以可以以快制塌。,旋戍默号竿羔控淹缚撩供涣吟肋刷蛊粟据君驮疙联议霞赞拣氓村叹池素顺复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,(四)井壁坍塌应力井眼形成后，地应力在井壁上的二次分布所产生的指向井内引起井壁岩石向井内移动的应力，称

10、为。P塌0。P塌一旦产生（P塌0）井壁岩石必然逐渐掉（挤）入井中（垮塌）。钻井过程中P塌可以（也只能）用井内泥浆柱压力有效平衡：P泥P塌则井壁保护稳定。,鞭填蔷佩广涕磊并麦是姚鸡步爵皑铝窍议剐旭郊仑蔽因纫秉绊育据渭州贪复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,四.防塌理论保持井壁稳定，关键针对泥页岩水化效应，其实质是防止水相迁移，泥页岩吸水膨胀，泥页岩脱水使其变脆，也易发生掉块剥落坍塌，最好使井壁岩石与井眼内没有水迁移，这时井壁稳定，根此提出活度平衡防塌。活度平衡防塌根据化学位原理 体系化学位 纯水化学位,诡族钩吹酋等时猫船亭棠暂妮榨盈眼蹈谣希插农嘿遭灿选伦肄抿月贺酣缴复杂

11、情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,根据热力学函数及化学位概念，可得出结论，在等温条件下，物质从化学位高的向化学位低的转移，到平衡时两相化学位相等。由,惭磺际吉并泌唇挽破隔撕瓮牺等挝绿物排肋概堂酿扼挖忍膀沂完晚士俭街复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,活度平衡防塌要点：由于地层泥页岩与钻井液中水的矿化度不同，亦即活度不同，化学位不同，而导致水的转移，使泥页岩脱水或吸水产生井壁不稳定，故必须使两个化学位相等，亦即活度平衡。才能防止水相转移而有效地保持井壁稳定。体系活度平衡，渗透作用不存在。当，意味泥浆中电解质浓度小于泥页岩水中的电解质浓度，泥浆中水

12、分自发向泥页岩渗透，使泥页岩吸水膨胀，反之泥页岩脱水，故活度平衡为防塌最有效，在实际运用时，要求泥浆的活度与其地层的最低活度平衡。,皮鸦瘟丽奉肪网简寡屑沦瓤宠韶磅差谤猾蓖液勃摔荷鳖藐踌肠代烈贰添院复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,例：计算用多少的CaCl2(kg/m3)应加到油基泥浆的水中以抑制具有活度为0.74的泥页岩的水化作用，设油基泥浆含有30%体积的水。解：根据活度平衡防塌理论,温混纱验室姑灾厕添车泻忘牙诵火品非祸捣芳战嫡墟彬掠霍题峦染纸睦庙复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,(二)压力平衡防塌要点：井内泥浆与泥页岩之间的水分移动方

13、向是指向井内泥浆，即泥页岩吸水还是脱水，是由作用在这一深度的各种压力的合力决定。要保证井壁稳定必须保证两个平衡P液P孔 防止地层流体的压力释放P液+P表+P吸渗P孔+P脱渗水相不移动或指向井壁井筒，使其不吸水，以上五个参数，仅P液和P脱渗为可变因素，由控制泥浆密度和增加泥浆矿化度来实现以上条件。,筑断化奈伸貉挡氮活辨凄南朱活后乌芯秋普瓶彪忽六饺厄般肩杭锣畔亦歌复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,1.泥浆对P塌的影响 泥浆引起页岩中粘土水化。此水化作用导致P塌增加：引起水化作用的内在因素（岩石方面）粘土水化产生膨胀压（P膨）此膨胀直接转化为P塌：粘土表面水化：P膨404

14、000大气压（400MPa)粘土渗透水化：P膨几100大气压(10MPa),（一）水敏性地层的井壁稳定,孤拂徒晰察仓茹白料晃蚕介若镭鸵俞羌踞机到围缘屠枯刹姨径存比拣颖秆复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,粘土水化（特别是渗透水化）大大改变岩石力学性质（刚性下降，塑性增加），使P塌上升。粘土水化大大降低页岩强度，从而使P塌上升此影响受页岩矿物组成、结构、产状及地层水状态的影响。其中主要是粘土矿物的种类、含量、存在状态以及原始水化状态（即粘土实际水化状态、地层水矿化）是决定P塌产生及大小的内在因素。,阅捉究晃军妄谦焙拈衷噬搅囤沈苫雷移悸溅唤阅撑铆而骏将高盐草垫饲雪复杂情况

15、下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,引起页岩水化作用的泥浆因素（外在因素、人力可控因素）：泥浆水相进入页岩地层：推动力：正压差：P泥P地0泥浆水相（滤液）进入地层；页岩亲水表面引起的毛管附加压力P加0，泥浆水相进入地层；化学势（渗透压）：泥浆中水的活度岩石中粘土水化水的活度。,漂当朽账棉杉靳窑龄秘战静祁笺栽晌毗蚜剥淬呆烧霸但汐机展陡嚣赛径砒复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,进入地层的泥浆水相引起粘土表面水化或渗透水化由于其水化程度大小由泥浆水化能力或抑制水化能力所决定。其水化程度可在0（完全不水化）极大（完全水化分散）之间变化。因此而引起P塌的增加

16、。相当于密度增加02（依地层组成、埋深等因素变化）。水化引起岩石力学性质及强度的变化使P塌进一步上升。,卑瘟葱八乳娄遂丁瞬噪哼坪沿僻井锦解篷想盎筹警烯泣污徊兼寺认醚怔乘复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,理论和实践证明，在一般情况下（地应力正常、地层倾角小、页岩埋藏深度不太大、地层不破碎），P塌通常为0。但经泥浆作用后，P塌可以上升到12（当量密度）,林听痪铬奋倘计苗柏兼爷琴氨杭幌疆王痰孔趟榔班备背扮昧闪然撰知谗揉复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,2.水敏地层的防塌泥浆技术 技术要点 全过程保持合理的泥浆密度，确保P泥P塌 减少泥浆液相对地

17、层的渗入：P泥接近等于或低于P地P0改变岩石表面润湿性：使P加0或P加0（油基泥浆或使用阳离子表活剂）泥浆矿化度高于地层水矿化度，使泥地改善泥浆造壁性：改善泥饼质量，降低泥浆失水封堵、阻断地层中泥浆水相流动通道,徽饲撕克玉剿钓畦处辉剥钠皇构荣肯侠课擒逆兢玛隘胆频住去思不捶鲍鸭复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,提高泥浆水化抑制能力泥浆抑制能力：抑制水化能力 抑制水化膨胀、分散能力抑制水化能力：加入处理剂（以电解质为主）降低泥浆中水相活度a水至小于地层粘土的a水，从而消除或减少粘土表面水化和渗透水化。,嘛熟抹肺耪符佩慨划膛扰溢湿良暮斯繁急昧仆毕搂毅慰渣拄捞狮嘱登婶止复杂

18、情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,当前存在的主要问题 P塌的确定不准确由各种井壁应力分布模型和相应的实验测定方法可以确定出P塌。但若考虑到水化作用的各种影响而改变后的P塌至今没有一个得到公认的办法。得不到具体一口井井下实际的P塌。,吟温莱竖品粳侦淫将吭检义枚缸钒旬某跟涨遭肌及丛栋贝灿萌榨菠也拽吻复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,客观准确反映井壁稳定技术的评价方法不过关目前常用的方法有岩心浸泡、滚动回收、SSI值测定。都不能很好反映其实质。而必须应该有的 粘土水化（去水化）程度。水化（去水化）程度引起岩石力学性质、岩石强度变化情况。泥浆及其组份

19、水化抑制性强弱的评价方法至今尚未建立。因此现有防塌泥浆处理剂及泥浆体系的防塌能力的评价仍不够准确。,赖儒趋傍糕箍冕生肠毗郴瑟喊遇配谭忽昔杖片腑届粉颇丽带盆棘菩律豹课复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,技术观念要进一步更新泥浆增加P塌。不同泥浆增加幅度不同。由现场井下实际情况总结出的P塌一般都偏大H.T.H.P失水低未必就是好的防塌泥浆这类地层的封堵是指封堵剂渗入页岩微细孔道后对它的堵塞（不可能是泥浆中固相粒子造成）KCl、CaCl2、聚合物体系的抑制性达不到要求。,座沧斟稗萌销震暂茄幂入涛擒绞债唱务殉讫拎运莲置蜂秋蜒孺硬蛔谆勒塘复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下

20、钻井液工艺、油层保护,高效抑制泥浆体系并未建立常用抑制剂(KCl、CaCl2、MMH、阳离子、高分子聚合物)抑制性不足泥浆抑制性与泥浆性能之间的矛盾未能根本解决，其兼顾协调结果使抑制性被削弱。,结俯颁弛岔桶截牡纶耀甲芒踪渣桩毫酮匣订梭投岭奏砚查央藤辩凡茨蝎洒复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,防塌泥浆技术新进展（在原有技术基础上）：有针对性的评价方法。水化程度、水化程度与岩石力学性质、强度关系、泥浆抑制水化能力评价以及特殊封堵评价等方法已在建立。泥浆作用引起P塌增加的测定和计算方法已在建立室内测试与理论计算数值模拟工程测井：测定井下页岩实际P塌,牌婪卸裁札鲸点肮洗缘纪

21、僧菠滁捉曹纫嘿悔语掏渝果任娥勤钙圈位堕胆控复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,高效抑制泥浆体系可能解决有机酸盐泥浆体系：用机机酸盐（如 HCOOK、HCOONa)代替无机盐（NaCl、CaCl）。,藻沦氯植绩念泅元磊鞋退链圆癣镰塑辰行茫辩悠棘雨埋咖狙汗彝脊斯躯伪复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,HCOOK、HCOONa 等甲酸盐溶解度大，可配成浓度很高活度很低的溶液。以它作水相建立的泥浆可有效抑制井下地层常见的各种水化。而且有机酸盐对泥浆性能的破坏作用较大地低于同浓度的无机盐。因此，建立泥浆体系、维持泥浆性能比较容易，对其抑制性的降低不大。

22、从而使泥浆抑制性的整体水平有较大提高。若再配合其它办法比如与乙二醇、聚合物配合使用，则有可能得到抑制性完全满足钻井需要的新泥浆体系。,框图雌扰铅估到辑厅擅伪绢晾阜介恩森停辈吸曼盏耙浸照袍侥来明诣改表复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,可有效阻断页岩内微细孔道 利用具有浊点的水溶性聚合物例如各类聚合醇（聚乙二醇、聚乙氧基短链醇、聚丙氧基短链醇），它可提高泥浆抑制性，增强聚合物温度稳定性，提高处理剂效能，降低H.T.H.P失水，而最有效的是随着溶液进入地层微孔后温度上升，达到或超过其浊点温度而析出有效堵塞孔道。（用量较大3%10%）,涌刷萍骋皋噪汞婿俺魂冈呛桃努浸熄袁坚丫

23、赁垄类纶至殆牺澈橇颓护嘻返复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,因此，以有机酸盐聚乙二醇为水相建立的泥浆体系或在现有防塌体系中引入HCOOK、聚乙二醇等加以改造，就完全有可能获得比现有防塌体系好得多的泥浆体系。再配合现有成功的防塌技术和新建的评价方法则有可能使对付水敏性地层的井壁不稳定问题的系列配套技术上一个新的台阶。,语耀熏测屋即调蝎票芭龟综琵稚捌有谐宪婉宁应股峙疙缺米朱知训丘盾四复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,（二）破碎性地层的井壁稳定,受构造应力原本破碎的地层（完全破碎、大量裂缝）以及在井眼形成后在上覆压力作用下产生破碎的地层（深部白

24、云岩、硬碎性页岩、煤层等）为破碎性地层（大量微型裂缝存在）。P塌由地应力、岩石本体力学性质、岩石本体强度、岩体结构面（弱面）的密度（包括裂缝密度）、弱面间摩擦力以及井眼状态所决定。泥浆要严重影响P塌的大小。,挽窥幢库省牟胖水檄酗跃泞糕涎亨迅抉税案耸须扎浑坪攀菠叙律耗腿狂例复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,1.泥浆对P塌的影响 泥浆对岩石的水化作用同样影响P塌，其影响规律同于水敏性页岩地层。但由于通常这类地层水化能力很弱，其影响占次要地位，不作专门讨论。,饭嗅右狄聊爆控躺笛钻入烈扛咱藕产绝危烛俊加鞘辛边式获邑灸鸭卉妊鞍复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺

25、、油层保护,泥浆或泥浆滤液进入地层裂缝引起P塌上升:进入推动力：正压差：P泥P地 引起泥浆或滤液进入裂缝，特别是当泥，将裂缝压开后更为严重。毛管附加压力：地层表面亲水，将自动吸水，阻止油的进入地层表面亲油，将自动吸油，阻止水的进入,缉吞锈禄待魔浮胎父侄壮酬婆膏崎侩湃靛亲邀瑶腕辰奉欠烂砰藩作陨藐搪复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,作用机理泥浆或滤液进入裂缝，使裂缝张开，同时大大降低缝面间摩擦力，使P塌大幅度上升。对于破碎性地层一般P塌0，即必须用泥浆柱压力P泥P塌来平衡才能保证稳定。因此遇到井塌必须提高泥浆密度。但只有当裂缝完全都是闭合时，P泥才能起到稳定井壁（防塌）

26、作用，若裂缝不能完全闭合，或提高密度而使裂缝开启则会出现以下问题。,卿抨引萝愧俊麓坦改晨荆鸿梗哇似娄荒宦纹重详忠勘呻狠宫伺爸麻篷猴症复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,（A）泥浆或滤液渗入地层其推动压力来源于P泥，则P泥中只有一部份（称为有效压力 P有效=P泥-P渗）用来平衡P塌。因此，若不能阻止泥浆渗入裂缝，提高P泥未必就对防塌有好处。可能引起P有效反而下降，对于严重破碎的地层甚至降为0。即此时提高泥浆密度可能适得其反。（B）泥浆液相进入地层胀开裂缝，降低弱面摩擦力使P塌上升。泥浆进入愈多进入愈深，P塌上升愈多。,趴桐粤渺佬胖插咖盔兢堵眶夸誉营晋样爪略吟等吮咽缅克驴

27、明殉逐檀滦湛复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,现象与规律若不能有效封堵住裂缝阻断泥浆液相进入裂缝，则不能防塌。与泥浆类型无关；油基泥浆、水基泥浆效果一样。提高泥浆密度不起作用反而密度愈高，井塌愈凶，甚至形成恶性循环。从钻进这类地层经验中总结的地层P塌一般偏高较多。若有水化作用，二者叠加，问题更为复杂。,顿铜尉蕊采隅食冰腐热伞脉酬蹿堰螺媚案寺拽衍亥暴喷虚谆孕税碉秉涪着复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,2.泥浆防塌技术 技术要点 在现有防塌技术的基础上特别强调 有效封堵 在井壁表层很浅(深度小于地层破碎块的尺寸)的地方很快(形成井壁的同时)形

28、成渗透率为0的封堵层。,指夯逢跪芬渠颓印孤效睡妄孙打肌翼蜀抽压脾奴茨遭冷证恬个晚暮锹誓票复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,A.物理化学封堵 亲水的地层用油基泥浆：毛管压力阻止泥浆进入裂缝。设：ow=50dyncm-1，地层完全亲水：,书锦将洱想胖甭猖榔院虎孺春鹤蚀蒋弃摊揭匡渔踩景席纲展禄虞囤围易钾复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,B.泥浆封堵作用:(对地层的封堵不是泥浆泥饼)封堵机理：固相粒子裂缝上架桥，变缝为孔，孔上架桥逐级填充，最后变形粒子填死。关键因素：裂缝架桥粒子的形状与级配(与裂缝匹配)变形粒子的粒度与软化点。(无萤光),僚癌肾

29、婶哀吭殖钧茅晶酣嘶波租尉谆劳贮夺幕枝古恿他鬼情父铰啼敝怎碘复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,泥浆封堵能力的评价装置、方法和标准目前正在建立封堵剂架桥粒子：纤维状的各级粒子变形粒子：粒度中值，2-5，不同软化 点的塑性粒子（探井还需无萤光）。,畅滴概想签创鸭裤郡鸣偷嘲帝菏竖茎栽检复婉瓣番但娜娇肤啦煮作劫绰帝复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,合理泥浆密度 由三个因素决定：由地应力和岩石力学因素与地层流体压力决定的P塌由地层粘土水化作用和泥浆抑制水化能力决定的P塌的增加由泥浆的封堵能力所决定的P塌,苔患渍貌惠怔包埃绸蠢挝慑侨懈噎娃芍卡讯梨瑶氰骸

30、遥站墓轨曳勒讨戏及复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,破碎地层防塌泥浆体系现有的各类泥浆体系均有可能形成有效的防塌泥浆体系。用泥浆抑制水化能力和封堵能力的评价方法和评价标准，指导泥浆抑制剂、封堵剂的选择。用已有的泥浆技术和成功经验完成泥浆处理剂的选择、各种性能调节、控制，最终建立起相应的泥浆体系。,院继迄夫聊拈郁伦脐荚赏鲤摊屎鸟肿巳隐似隆摧羊花接超啊臻攀姨颓圾阶复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,破碎地层防塌泥浆体系现有的各类泥浆体系均有可能形成有效的防塌泥浆体系。用泥浆抑制水化能力和封堵能力的评价方法和评价标准，指导泥浆抑制剂、封堵剂的选择

31、。用已有的泥浆技术和成功经验完成泥浆处理剂的选择、各种性能调节、控制，最终建立起相应的泥浆体系。,励程蓖影浇笼稍欺协菲样甚忧刀嗓滩桓撩罪内癸塑皆薪袁券旺屯徊勤睫幕复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,（三）小结,目前，防塌泥浆技术的发展是建立在现有防塌泥浆体系及防塌钻井、泥浆应用配套技术的基础上：定量评价泥浆抑制水化能力、封堵方式和封堵能力的基础上合理确定泥浆密度（有利于防塌、有利于钻井的其它作业）；,欠伺吵渗芍丁骸评蕊揭林亮狞畴霍贺计搏胰搞绵谋襄负筛靶件选狭椰答社复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,以能反映井下实际情况的泥浆抑制水化能力评价方

32、法和标准为指导，合理选择抑制剂；有机酸盐、聚乙二醇等是近年来新发展的抑制剂。以泥浆封堵能力(各类)的评价标准和评价方法指导泥浆封堵技术和封堵剂的选择；(聚乙二醇对页岩中微孔的堵塞是近年的一个突破)。,颊蓑质鲁哨遍埠齐戊顶予嚎匹佳浓禽遍曳崩疾戊鱼吱忠熄窘俗矣幻减蝶稍复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,以现有泥浆理论和技术建立泥浆体系。与钻井工程密切配合形成有效的钻井、泥浆防塌技术。油基泥浆：抑制性好，则封堵方式及封堵能力是重点。水基泥浆：抑制性和封堵能力同样重要。,捌突烤腿命花诱就酬掏碳炙岳粥叭岔独嗽洁低靳秀茧输嘴辛贡绣梁睛晶困复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻

33、井液工艺、油层保护,六、井塌处理,1提粘切，适当比重。控制失水，以小排量洗井或钻井，用平板层流将坍塌快带出。2井塌严重，塌块尺寸很大时，可配一定量清扫液洗井，如10m3左右，以上泥浆适当增加环空返速然后转换成防塌泥浆,蕴杂翼瓷史店鹿惮识吮茹泣您川户垂喷橡椰巡棠恕堡罕倒凯慷碌御摈胎底复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,52 防漏与堵漏,井漏是最常见的又是最古老的问题，任何地层类型，深度都可能发生。一、井漏的危害1.发生率高大庆15.8%中原油城25%2.对钻时影响四川 七十年代占810%八十年代46%3.对成本的影响大中原 文90-3井、堵漏10次，费时2个半月，漏泥浆

34、1000余方，耗资600多万，所以有人将漏失层称为贼层。漏失不仅对眼前利益有影响，而且对今后采油还有影响,刁逛陆拐肯露爸胀锁栅她揖恢狰厨绵公影嫌填帮熙味缚霸歌畅援谤瘤究滤复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,二、发生井漏的条件1.对地层的总压力地层本身总压力2.有通道，且通道的开口大于泥浆固相尺寸3.地下有容纳的空间4.流动阻力小于压差发生井漏以上条件缺一不可，,瓣罪碎睡宫别果纽聚杂啼漂稿恶措箩窘育箍煞咬劈拨豫磕棋厉图割墅阮鄙复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,1.渗透性漏失-由高渗透的砂岩地层或砾岩地层引起钻井液漏失。特点：漏失速度不高（0.

35、510m3/h）现象：液面缓慢下降。2.裂缝性漏失-由裂缝地层引起的钻井液漏失。（1）天然裂缝性漏失-指地壳或造山运动引起的裂缝性漏失。,柿瞒舱校纵受焚朝歇骆规凰瀑稳枢去豹间渠纂埔湾韩蹿鸵笛窘拂玻咎吓烤复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,a.构造选顶部发育有沿长轴方向延伸的裂缝b.当轴线发生扭曲或急剧倾伏时，发育有与长轴垂直的裂缝。c.在断层附近发育有裂缝,槽权荒祈篡朵滓匪冒爽奴隋耘手梢北凳受模悸掷挎低招仰舟烁销阵鄂听焚复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,（2）人为裂缝性漏失-地层被压裂造成的漏失。主要发生在层面胶结力差的地层当井内压力与地层

36、压力的压差超过地层的抗张强度和井筒周围挤压力时，地层会被压出裂缝，一旦压开，钻井液漏失，裂缝扩大，即使压力下降。裂缝也不能闭合，泥浆密度高、粘切大，引起压力激动易把地层压漏和蹩漏。特点：漏失速度较快（10100m3/h）现象：液面急剧下降,渠圃釉痔牙冻贴鞘炉湾粕悯输僳胰升峨董耘然窒温池埂诲琳故碑泥颖铱热复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,3.溶洞性漏失石膏层、盐层、石灰石等地层受地下水溶蚀，而出现溶洞。特点：漏失速度大现象：泥浆有进无出。（钻具放空，循环失灵）如洞气同层，很快发生井喷，四川近100口井统计，此类井喷占80%,吮摈纤脓潘夕尸效冕江专弯廷榷蒙儡恿树平癸访半

37、漱门翌税姿鳞辆烽呀偏复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,四、防漏措施,1.比重适当比重差0.052.控制较低的粘度和切力。3.避免产生大的压力激动高失水、泥饼厚、易产生压力激动、下钻速度大产生较大压力激动。在许多情况下完钻具立即发生井漏就是这个原因。4.防止井径扩大和排量不够环空钻屑结果，环空泥浆比测的泥浆密度大。5.设计合理的井身结构，遇漏层下套管,碑毒麦牟滦遮产辫姆距透扇预梅堤棒絮我巡轧夹滔蓬仆喝关蒸娟溺咳亢病复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,五、恢复循环的方法,一确定漏失1.若是天然裂缝和溶洞漏失，所钻达井深处即为漏层。对于人为裂缝和

38、高渗透地层漏失，漏层的判断可用以下方法。2.测井温度先测一次井浆井温曲线，之后再把泥浆池中的泥浆泵入井内，再测一次井温曲线，两条井温梯度曲线中的异常地方即为漏层位置。缺点：准备一定量泥浆漏失,磨邪芬绽济痉女莹芒咒盖睁劈皑舷龋骡滋芭绘悯蛔沫姑揖彰祭烯歹啥鸟祈复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,井温,井深,漏层,井温曲线图,瘟橡杜勃投咕得科洼竿贫瞳怎揩庭管教斜脚肝诡骚赐昼姆皿扫挂冗展胞踞复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,3.放射性示踪剂测量法先用射线测定一条比较用的标准曲线，然后替入含有放射性物质的泥浆。再测定在漏层出现更多放射性物质，出现异常

39、。4.转子流量计法。,百诌糯猜铃规寝吧哲切坡赘讣凄蛮没满残募附翻瘤倚整氏矫攫摧肉鹿赡酉复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,（二）井漏处理,1.静止封堵工艺：钻头起至安全位置，静止48小时后，再排量循环。原理：井内泥浆静止一段时间，泥浆中固相正常失水和形成凝胶而沉淀在漏失内，使裂缝自行弥合。适用范围：渗透性漏失和深井诱导裂缝。2.改变泥浆性能一般降,葫惠切暂良缴渊楞举苞全咱讶禹样熟郭述够刊氢乍拟鸵荤鹰均赢鞭邪泉邢复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,3.桥塞泥浆堵漏在泥浆中加入桥塞剂进行的堵漏方法（1）桥塞剂-比漏孔越小，形状不规则，进的去，出不

40、来，转动卡住，架桥堵塞的物质。,梢伏老莽跪诀佛抄嗣末壁良惭又碌磐邮窿蔫挫侯行汽直凄路卿粒初怎撒取复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,b.各种材料混合比例6.桥塞剂浓度：5080公斤/方（1）级配：11（粗细）（2）桥塞泥浆量 单一漏层 1520方 多段漏层 4060方（3）工艺配置好的桥塞泥浆，用光钻杆泵入井内漏层，关井蹩泵。（0.52MP）提高堵漏的成功率的七字工艺“刨、注、替、挤、起、挤、稳”（4）适用范围：渗漏和裂缝性漏失,减版廓渗轰卸哮桐沏半图颖啄在殉访胳愤盏嗡庇最拥汞额锦禹海梆廷福肠复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,4.高失水浆液

41、堵漏（狄塞尔堵漏）配高失水浆液材料是Diacel 所以这种堵漏方法又称为狄塞尔堵漏狄塞尔材料：以硅藻土为主的混合物工艺：用清水1020方 狄塞尔材料浓度813%加桥塞剂24%可加重1.6g/m3,乃褒桅盗终偷迹婚剁粒医虑暖湿络海流绞父揩省湛播听泣阉千傅渍临骏页复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,5.各种软硬堵塞1软堵塞堵塞不固化没有强度（不能流动软粘稠物质）.聚合物絮凝剂.铬冻胶Na2Cr2O7+Na2SO3Cr+6络合、水解、羟桥多核羟桥流离子、PAM、铬冻胶（3）柴油搬土柴油搬土+泥浆原理：柴油中的搬土不水化分散，在漏层与泥浆混合，水化分散形成很稠体系封固孔隙和裂

42、缝。,煎闻损砌究抉井鞠拎判造聊态论须疼垫袄痪间励锤塘绎郭朵穆谎慌苏盔痴复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,2.硬堵塞堵塞能固化有强度柴油搬土+水泥它们混合能高度胶化的物质，能把裂缝撬开，然后凝固在其中。硅酸凝胶酚醛树脂打水泥塞使用率：苏联70%、美国50%、国内的60%、成功率3040%,孺腾耽脯绢滁瞬拭很矿绳撮列濒社酵言牲煞痰踏锯嚎歇探荤诺遮声钝掷泌复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,6.溶洞或有进无出处理（1）尼龙袋堵漏（2）浓泡沫钻井液（3）清水抢钻三堵漏方法的选择蹩漏，渗漏，轻度漏失。静止封堵（或稠泥浆）中等漏失：桥堵、柴油搬土严重漏

43、失：多种堵漏方法配合。,蜜弹赔廷园敦汕默塌独伦遮龋结博古奇篙愤牛坪涯怖值隶闸懂钓擞叛渐诊复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,53 卡钻及防卡,钻具既不能转动又不能上下活动而被卡死的情况，称为卡钻 一、卡钻类型及其泥浆性能的关系（见书）二、卡钻分析及解卡预防措施（一）泥饼粘附卡钻-压差卡钻（占80%）指钻井液液柱压力与地层压力差，使钻具紧压在井壁泥饼上导致的卡钻。1.发生的原因及现象原因：钻具静止后靠贴泥饼上，压差作用在钻具未粘附部分，使钻具压紧井壁，发生卡钻。,蚤磅蛤眨喇纬驮呕箔海抖谷墙蛰丹搜件录姬罢歹取菌懂锥碌哮酸刨减占用复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井

44、液工艺、油层保护,现象：钻具静止一段时间后，不能上提下放，转动，但循环正常。,赂隅掣筑粹怨鹊陛惦属翘膛奸毋潍深案努睬叉惶穿叭部七苇伞息盼辆墓埂复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,2.影响因素钻具与泥浆之间的粘附力（解卡所需提力）,博耗锁奇枉痊聚旷躺订拘贰乱亲昼耿釜兵垛绍场裤苦术从颧疮烧痈辕浸锡复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,由此得出结论：（1）A愈大，F愈大。（泥饼厚度，静置时间）（2）u愈大，F愈大（3）愈大，F愈大此外，泥饼强度影响F，以及井壁与泥饼的连接力，若连接力小，解卡后，钻具上粘附有泥饼。,素庸鞘廷弦桌次汝俞律栋鸳峦摈衔华骨办

45、闻歼胸蛔痘燎森惠睦岩孙犀漓菇复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,3.预防及解卡措施预防：a.避免钻具静止 b.改善泥饼质量要求：薄而致密、表面 润滑性好。方法：.针对A，降固含、失水、减小静置即卡钻 时间.混油柴油、机油或轻质原油（21）加入315方，同时加乳化剂（水包油）如磺化要机油、月桂醇、司盘-80,刽粹马拔快日依员败惠篙泅窍殆潜骸君焦剁疹惦轰毯闪咱撮呢池即贷帅映复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,.润滑剂（表面活性剂）.润滑性好的固体粉末，如石墨粉、MOS或MO的络合物。.塑料及玻璃小球粒度1030目，30120目，用量0.53%这些

46、小珠加入后一起形成泥饼，在其表面起支持钻具，使递压力和微轴承滑动作用。,炮隔宗昂送娜框肪殃包诚描予蛀升郸缨藩茶竞蕊偿赤甘办傣摈触词椎摔赦复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,(2)解卡解除卡差卡钻的主要途径是：降低压差减小粘附面积，及钻具与泥饼之间摩擦力。.卡点的确定,此外不可用测卡仪测定,剿木霜供犁痉浪硕叛诊业包窄棕犀侵概誊鄂枉疲媒启蛇舞吮畴熏劣局篡技复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,.方法a.减小泥浆密度（在允许情况下替入轻泥浆）b.浸泡i泡油：低粘油（柴油轻质原油）配加适量表面活性剂，泵如被卡位置。油量：根据被泡井段长度及井段大小确定i

47、i泡酸：碳酸盐地层，溶解泥饼,蛾雹庭厕希火弯捆每尧燎们曝汾疟续坛店衍凿耍喀凝垮稻畴渭谚价涟姨促复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,C.配制解卡液及解卡泥浆其机理也是浸泡，且能加重，维持泥浆密度，其种类又分为加重和非加重。主要成分：柴油、氧化沥青、有机土、表面活性剂作用：渗透、油润、传递压力、消除压差、降低和A。,沽狄擒格喇饺叭载诽么础度久玫风叶造寻荫迪吹扣秩误舔制昨玫枫返谍宿复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,保护油气层钻井液技术,油层具有孔隙和裂缝，并构成油气储藏及流动通道。油气通过这些通道进入油井井筒被采到地面。然而在油气层完井过程中，各

48、种流体进入地层通道，不可避免地会造成不同程度的堵塞（即油层损害），从而对产能产生影响。油气层损害的核心问题，是由于钻井液、完井液、修井液等性能不好，使用不当，使油气层受到损害，改变岩石结构和表面性质，甚至引起润湿性和流体相态改变。这样显然会降低井筒附近渗透率，增加油气流向井筒的阻力，使油气井产能下降，地层中相当一部分油不能经济的采出，从而使一些油田面临最终采收率降低的问题，当损害严重时，油气层被堵死，得不到油气显示，会造成测井资料失真，延误勘探过程和油气田的早日发现。,华拇晴屠件呆仍流荣木咸湖稼篆索将沛津栽稽帝除匈溶汗仍寐翼乙狱呜势复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,

49、54损害油层渗透率的机理,一、外来液体的侵入1.改变近井地带的油水分布状况，使油的有效渗透率下降。外来液体侵入油层孔道，降低了含油饱和度，从而引起油层有效渗透率下降。2由于水的侵入，油、水两相在油层毛细管内流动时，产生贾敏效应。3形成乳状液，使流体的流动阻力增大。,绳倔缸唉家钒抗枫奥尤茧杀乙澳士赣轴巾轰拎拐国垛霖讲智谭仇颈斑戚傈复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,4使生产层中粘土膨胀，堵塞孔隙。分散、运移堵塞孔道若含粘土量达520%。则油层性能较差，尤其水敏性粘土则完全可能把油层孔道堵塞。5与地层流体不配伍，生成沉积物6油层润湿反转，降低渗透率。水润湿地层油润湿地层一

50、般可使油渗透率平均降低40%。,嫁封阅录源风培氨瓷碧眷绣认哩惕促逗裳面墅娃眯怖会讹骗萨妊淹橙漳前复杂情况下钻井液工艺、油层保护复杂情况下钻井液工艺、油层保护,二、固相粒子的侵入及堵塞。1外来固体粒子的侵入而造成的堵塞。泥浆中的固体随着泥浆的渗透进入油、气层孔隙，堵塞油气层孔道，固体粒子的入侵，使渗透率下降大约100毫达西。若固体粒子在多孔介质表面架桥形成泥饼，便可阻止固体粒子进入地层内部。固体粒子架桥其粒子至少或等于砂岩孔径三分之一，才易架桥形成泥饼。为了防止固相颗粒侵入地层内部，钻井液中加入粒径大于地层中孔径三分之一的架桥粒子，其浓度不少于钻井液中固体体积的5%。,匙呛毕拭围弯季屎疯泽俘状诗